宇宙與塵埃

周志宏

灰塵無處不在

在我們的周圍充斥著各種灰塵，它帶來許多煩惱，因為我們不得不時常打掃，否則這些灰塵可能影響到我們的健康。

我們屋子里的灰塵包羅萬象，從隨風而來的各種土壤的細小顆粒、火山噴出的地下物質、野火燃燒產生的煙塵碳粒、煙囪和汽車排氣管排放的固態污染物、植物的花粉，到我們毛發的碎屑、因死亡而脫落的皮膚細胞、衣服和紙張的纖維、塑料袋分解后的微粒等等，可以說五花八門應有盡有。

跳出地球的大氣層，太陽系的空間里有沒有灰塵呢？當然有，不僅是有，太陽系里的灰塵絕不比地球上的少。

天文愛好者都知道黃道光。黃道光的最佳觀測時間是在春天日落之后的黃昏和秋天日出之前，這時候黃道光與地平線形成一個陡峭的角度。由于它的光線太過微弱，月光或地面的光污染都會令其黯然失色，使人看不見它。

黃道光是太陽附近的星際塵埃散射陽光產生的天文現象，說明在我們與太陽之間除了金星、水星和一些小行星外并非空無一物，這里還存在有大量的氣體分子和灰塵顆粒。事實上這些行星際塵埃充滿著整個太陽系，從太陽表面直到遙遠的奧爾特云，到處都有它們的身影。

如果我們走得更遠一點，飛出太陽系，在浩瀚的銀河之中會有灰塵嗎？當然有。銀河系里除了數十億顆恒星和行星外，還廣泛分布著許多星云，這些星云是氣體和星際塵埃的混合體，當它們聚攏在一起時，會誕生出新的恒星和行星，其中或許就有一顆新的地球和地外生命。

不僅是銀河系，天文學家們發現在其他星系內部，以及在星系之間看似虛空的廣袤空間里，依然分布著大量的星塵。由此，我們可以知道，灰塵不僅僅存在于我們身邊某些打掃不到的角落里，它更是整個世界和宇宙的一部分，它與我們有密切且不可分割的關系。

灰塵從哪里來？

我們房間里的灰塵大多來自我們的身體、衣服被褥或其他用品，太陽系和宇宙中的那么多灰塵從哪里來？這是一個有趣的問題。

首先，“宇宙大爆炸”理論認為，咱們的宇宙本身就來自一粒灰塵——一粒極小極小、小到看不見的微塵，它被稱為奇點。在大約138億年前，這個有著無限密度和無限溫度的灰塵瞬間發生爆炸，壓力的釋放形成了空間和空間中無數個粒子;這些粒子因為極高的溫度相互碰撞組合，漸漸演變成更大的原子和塵埃;原子和塵埃聚攏在一起形成最原始的恒星，恒星從生長到死亡的過程中形成了更大的原子，然后通過爆炸將這些原子和灰塵拋灑到太空中;如此循環，便形成了我們今天看到的宇宙。

按照“宇宙大爆炸”理論，宇宙就是一個從灰塵中來，再到無數灰塵中去的過程。在這個反復進行的循環中，產生了黑洞、星系、星云、恒星、行星和地球上的你我。是不是很神奇？

最大的恒星只能生產出碳、氧、鎂和鐵等輕元素，而超新星爆炸制造了所有比鐵更重的元素，在星云的塵埃中，所有這些元素交錯混合在一起，當條件合適時，它們中的一部分會因為引力而發生碰撞、聚集，形成新的星球。與宇宙中其他星球一樣，我們的太陽和地球就是由這樣一些星際灰塵聚集而成的。

我們前面提到的黃道光是由黃道帶聚集的灰塵散射太陽光形成，這些灰塵也是大爆炸的直接結果嗎？其實并不是，天體物理學家們通過對這些太空塵埃的分析后認為，太陽系里漂浮著的固體灰塵99% 以上都很“年輕”，它們大多只有十幾億年的歷史。這些灰塵是由小行星、行星碰撞而飛散到太空中的細小粉塵，還有一些是彗星揮發到空間中的細小顆粒。它的尺寸范圍介于10～300微米之間，大部分質量約在150微克。

太空中的灰塵是什么樣子的？

科學家們一直對太空中的灰塵充滿著好奇。這種好奇心是有道理的，因為它們都有很悠久的歷史，研究太空灰塵可以窺探太陽系形成的歷史、宇宙中原始礦物質的生成、有機物是怎么產生的，甚至為生命的起源尋找到蛛絲馬跡。

盡管每年有數千噸宇宙塵埃穿過大氣層到達地球表面，但它們實在是太細小了，我們很難分辨落在窗臺上的塵土中哪一顆來自附近的工地，哪一粒來自遙遠的太空。

1999年，NASA（美國航空航天局）向太空發射了一顆名為星塵號的飛船，目的是收集Wild-2彗星散發出來的塵埃物質并將樣本帶回地球。2014年，科學家宣布他們從星塵號返回艙的樣本盒子里發現了10個顆粒物，其中小的有0.1毫米，最大的有1毫米，另外在收集器的凝膠中至少嵌入了100萬個細微的灰塵斑點。

這些太空灰塵都是些什么東西呢？與地球上一樣，它們大多是些硅酸鹽和碳酸鹽顆粒;其中還有硫化鐵和硫化銅礦物，證明了彗星中必須存在過液態水，因為這兩種礦物的形成離不開水;科學家們甚至還發現了大量有機化合物，其中包括兩種含氮的有機物和脂族碳氫化合物，這說明形成地球生命的基礎物質早在太陽系形成的過程中就已經在太陽星塵中存在了。

灰塵帶給我們的，不只有煩惱

當你再一次拿起掃帚開始打掃房屋時，你應該知道，灰塵帶給我們的并不只是煩惱。事實上它是我們這個世界、包括你我在內萬千生命形成的必要條件之一。

不僅如此，就連那些我們深惡痛絕的沙塵暴，也是有害有利的呢！沙塵暴多發端于干旱的地區，強風將干燥的沙塵和土壤吹到空中，通過大氣的運輸作用將這些灰塵搬運到很遠的地方。當這些攜帶著沙漠豐富營養物質的灰塵重新降落到地面，它會為中美洲和南美雨林帶來天然的肥料、促進了東南亞地區農作物的生長、為黃土高原帶來新鮮的土壤，還為海洋生物提供了大量的鐵和其他礦物質。

灰塵在日常生活中是令人討厭的東西，大家都想遠離灰塵，它會令我們過敏、讓我們生病。我們不喜歡灰塵，但又不得不生活在灰塵里，因為它們無處不在。灰塵不僅存在于房屋的各個角落，它還遍布地球、太陽系、銀河系和其他所有星系，甚至我們認為空無一物的浩瀚太空中也無處沒有灰塵，它們就是這個世界不可分割的一部分。